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太阳能光伏电池在轨道交通应用研究

发表时间:2020-08-02 13:40

太阳能光伏电池在轨道交通应用研究

轨道交通用电负荷可分为:车辆牵引供电负荷、运营动力负荷(车站及区间内为保证地铁正常、安全运营而所需的一些机电设备、通信信号设备、监控设备等)、道交通运营照明负荷(各类正常照明、应急照明、指示照明、广告照明等)。其中,牵引负荷、通信信号、消防通风、消防监控、应急照明等是与行车及消防相关的可靠性要求极高的特别重要的一级负荷。目前太阳能光伏电池一般是用作车站内三级负荷、正常照明和一般的机电负荷供电,很少用作车辆牵引的动力供电。在新能源城轨车辆上,由于增加了超级电容和动力电池,太阳能电池发出的电能除为车辆和动力系统辅助设备供电外,经DC/DC变流器后可为动力电池或超级电容充电,从而间接实现电动供电。

1. 国外太阳能电池在轨道交通应用情况

2005年10月,意大利展示了欧洲第1辆使用太阳能的火车,这种火车在车厢顶部安装了太阳能板,用于为车上的空气控制设备、照明系统和安全系统提供能源;在2010年,法国的TER-SCNF国有铁路公司测试了光伏-柴油混合动力系统,其车顶安装了990Wp光伏发电系统,用于DMU系统中电气照明;2011年,印度铁路公司在车顶安装了一个1kWp的光伏发电系统,能为电气负载提供了420W的功率;2011年6月6日,比利时的太阳能火车投入运营,该车运行所需电力全部由16000块设置在高速铁路隧道顶板的太阳能电池提供,而非车载太阳能电池;2013年,伊朗进行的一个相似研究显示车载光伏发电系统可以在光照条件较好的季节提供74%的车厢耗能,在光照较差的季节提供25%的耗能,车载光伏系统最大可以输出63.7kWh的能量,相当于每年减少37t二氧化碳排放;2015年,瑞士铁路运营商Swiss South Eastern Railway AG对太阳能进行可行性研究;2017年7月14日,印度太阳能火车﹝图3(a)﹞正式投入使用,该车共有6节车厢,铺设16块太阳能电池板,每块电池板的发电能力可达到300W,此外还安装了电池组,多余电能将被储存在电池组,共同为列车照明、广播、开关门操作等供电;2017年7月18日,世界首辆以太阳能为动力的火车﹝图3(b)﹞在澳大利亚著名景点位于新南威尔士州北海岸的拜伦湾运行,首次运行载客近100名。

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(a)印度太阳能火车

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(b)澳大利亚太阳能火车


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